Jaká je rychlost tmy?

Ahoj, tady Michael z Vsauce. Nyktofobie je strach ze tmy. Existuje ještě děsivější strach: je to strach, že temnota zmizí. Optofobie, strach otevřít oči. Světlo cestuje nejvyšší možnou
rychlostí pro fyzický předmět. Tma je vymazána příchodem světla
a vrací se, když světlo zmizí. Rychlost tmy je rychlostí světla, ale existují další druhy temnoty, které se pohybují rychleji než světlo.

Například stín. V jisté vzdálenosti může být stín mnohem
větší než předmět, který ho vrhá. Ale i tak imituje svůj zdroj, pohybuje se
stejně a současně s předmětem. Takže když je stín větší
než předmět, který ho vrhá, překonává větší vzdálenost
než předmět za stejnou dobu. Pokud je stín dost velký, může se po povrchu
pohybovat rychleji než světlo.

Pokud vrhnete ze Země stín na Měsíc,
což není úplně jednoduché, a potom z bodu A na povrchu Měsíce
mávnete prstem do bodu B, váš prst se pohne jen
o pár centimetrů ve zlomku sekundy, ale stín, který vrhá na Měsíc, se za stejnou dobu
posune o několik tisíc kilometrů. Pokud se vám to povede,
vytvoříte stín, který prolomí světelnou bariéru.

Není to chyba. Pravidlem je, že informace se nemůže
přenášet rychleji než světlo. Nemůžete způsobit,
aby se někde něco stalo dříve, než od vás do toho místa
doputuje světlo. Náš nadsvětelně rychlý stín nepřenáší z bodu A do bodu B
žádnou informaci. Bod B bude uvržen do temnoty dříve, než by ho stihla varovat zpráva
letící světelnou rychlostí.

Ale temnota necestuje
z bodu A do bodu B. Rychlostí světla se přenáší od vás
do bodu A a bodu B. To, co nazýváme stínem, je ve skutečnosti
jen průřez trojrozměrnou oblastí. Temnota, kterou způsobujete,
pouze mění tvar, když nově odblokované světlo
zaplní předchozí mezeru. To je všechno, co tvoří stín.
Mezera. Svým způsobem stín vůbec necestuje.

Je to iluze způsobená tím, že si
myslíme, že je stín fyzický objekt. Ve skutečnosti je stín pouze
nedostatkem fyzických věcí, fotonů, které cestují
rychlostním limitem vesmíru. To ale neznamená,
že se dva stíny nemohou políbit. Nebo tak aspoň vypadat. Podívejte se, jak tenhle chlapík
přivede dva stíny vedle sebe. Chvíli před tím
než se spojí, se zdá, že se stíny směrem k sobě magicky
vyboulí v jakémsi temném polibku.

Dochází k vyboulení stínů,
má to co do činění s anatomií stínu. Oblast, která je
objektem zcela blokována před zdrojem světla,
se nazývá umbra. Je to nejtemnější
a nejtypičtější část stínu. Pokud je blokována pouze část
světelného zdroje, vidíme světlejší penumbru. Při přiblížení a překrytí
dvou penumber může společné množství světla,
které blokují, způsobit znatelný rozdíl -
vyboulení stínů.

Země má obrovskou umbru.
Je dlouhá 1,4 milionů kilometrů. Tak daleko byste od Země museli být, aby neměla takový průměr,
za který se schová Slunce. Na povrchu Země rozhodně nejsme dost
daleko, proto je noc tak umbrální. Noc je pouze stínem Země,
který na vás dopadá. Zatmění vás samotných. Východy slunce jsou krásné.

Když se otočíte na druhou stranu, uvidíte těžkopádný stín
naší planety. Naše atmosféra rozptyluje
kratší vlnové délky světla častěji než dlouhé vlnové délky,
díky čemuž vypadá obloha modře. Ve stínu Země je ale méně světla
k rozptýlení a obloha se zdá tmavší. Během soumraku můžete vidět hranici. Po cestě na východ
z Denveru do Kansasu jsem na to měl
obzvláště dobrý výhled.

Tohle je přibližující se stín Země,
který tvoří noc. Ten krásný růžový proužek
nad tím je pás Venuše. Je způsoben tím, že obloha
odráží barvy západu slunce za námi. Pravděpodobně jste si všimli, že poté, co slunce zapadne
a zmizí z obzoru, je na obloze stále světlo, rozptýlené z nyní
už neviditelného slunce. Říkáme tomu soumrak a rozlišujeme
několik stupňů stmívání.

Pokud je slunce
méně než 6° pod horizontem, jde o občanský soumrak. Venku ještě můžete dělat
spoustu věcí bez umělého osvětlení. Do 12° pod horizontem
nastává nautický soumrak. Umělé osvětlení
je víceméně nutné, ale obloha stále rozptyluje
dost světla a je natolik jasná, že se lodě na moři
mohou řídit kontrastem mezi temným mořem a slabě
osvětlenou oblohou na obzoru.

Do 18° nastává
astronomický soumrak. Vypadá jako noc,
ale obloha může být ještě temnější. Dokud neskončí astronomický soumrak, není možné provádět
všechna astronomická pozorování. Pod 18° je opravdová noc. Pokud žijete severně nebo jižně
od 48,5° rovnoběžky, tam v létě nezapadne slunce
více než 18° stupňů pod horizont. Nikdy nenastane opravdová noc.

Například Londýn během těchto měsíců dosáhne maximálně
astronomického soumraku. Pokud žijete na podobném místě
a chcete se v létě něčemu vyhnout, řekněte, že to uděláte v noci,
získáte tím pár týdnů navíc. To je pomalá tma. Pojďme rovnou k věci,
protože hledáme rychlou temnotu. Když nůžky střihnou, pohybuje se
průsečík mezi oběma čepelemi rychleji než samotné čepele.

Zamyslete se nad tímhle, pokud byste měli nůžky, jejichž
čepele by byly dlouhé světelný rok a střihnout by trvalo jen vteřinu, průsečík by urazil celý světelný rok
ne za rok, ale za pouhou sekundu. Žádná pravidla by
v tomto případě nebyla porušena, protože by takovéto střihnutí
bylo fyzicky nemožné. Jak už jsem říkal, pevné předměty
se celé okamžitě nepohybují, když je na ně uplatněna tlačná síla.

Místo toho se tato síla pohybuje
skrze elektromagnetické síly z jednoho atomu na druhý
a z toho na další a tak dále. Tlaková vlna, která se materiálem
pohybuje rychlostí zvuku. Co kdybychom tento problém
ignorovali tím, že bychom čepele
nechali odděleně v pohybu? Jejich průsečík by se stejně
pohyboval rychleji než světlo, protože nejde o fyzickou věc,
ale o pouhý geometrický bod. A nepřenáší žádnou jinou
informaci kromě té, kterou vidíte
při přibližování čepelí.

Zatím tento geometrický bod
průsečíku nevylučujte, je klíčem k jinému typu temnoty, která se může pohybovat
rychleji než světlo. Když se vlny srazí, mohou se jejich
vrcholy spojit ve větší vrcholy a jejich prohlubně
ve větší prohlubně. Říká se tomu
konstruktivní interference. Střetne-li se vrchol
s prohlubní, vyruší se.

To je destruktivní interference. Pokud by tyto vlny byly světlem,
výsledkem by byla tma. Za určitých okolností by tma
vytvořená tímto způsobem cestovala jako průsečík mezi dvěma
přímkami - rychleji než světlo. Představte si tyto soustředné kruhy
jako světelné vlny. Čáry jsou vrcholy vln
a mezery mezi nimi jsou prohlubně. Po střetu pak body,
kde se setkají, prchají nahoru i dolů rychleji,
než se pohybují vlny, obzvláště uprostřed.

Což je v případě světelných vln
činí rychlejšími než světlo. Nadsvětelná rychlost černých mezer
je vidět naprosto jasně. Pokud přebarvíme pozadí
i jeden z vlnových zdrojů načerno, překrývající se oblasti,
kde červená přebíjí černou, představují
destruktivní interferenci, temnotu. Obzvláště uprostřed vidíte, jak se tato temnota hýbe nahoru
a dolů rychleji než vlny.

V roce 1995 vykradl muž jménem
McArthur Wheeler banku v Pittsburghu. Byl dopaden, protože byl maskován
jen citronovou šťávou, kterou si pomazal obličej. Věděl, že citronová šťáva se používala jako neviditelný
inkoust při psaní na papír a zobrazila se zahřátím. Věděl tak málo o tom,
jak to funguje, a taky tak málo o tom,
jak fungují kamery, že s naprostou sebejistotou
předpokládal, že ho citronová šťáva
také učiní neviditelným.

Vážně. Wheeler je extrémním příkladem a rovněž byl inspirací
pro Dunning-Krugerův efekt. Začátečníci, lidé nevzdělaní
v určitém vědním oboru, často přeceňují své znalosti
a schopnosti v těchto oborech. Protože ani nevědí, jak málo toho
vědí a kolik se toho ještě musí naučit.

Na druhé straně odborníci v určitém
oboru často podcení svou znalost, mají menší důvěru ve své schopnosti nebo si myslí,
že toho všichni ví stejně jako oni. Dunning-Krugerův efekt
pohání především fakt, že čím více se toho o něčem naučíte,
tím spíše si uvědomíte, jak obsáhlé, složité a plné
nezodpovězených otázek to je. George Bernard Shaw
vzdal hold Albertu Einsteinovi. Řekl, že věda se vždycky mýlí.

Nikdy nevyřeší problém,
aniž by vytvořila deset dalších. Einstein s tím částečně souhlasil. Pomocí geometrie ukázal,
že neznalost roste rychleji než znalost. Stejně jako se náš kruh
znalosti rozšiřuje, rozpíná se i kruh temnoty,
který ho obklopuje. Učení se, studování, vrhání světla
na dané pole bádání rovněž ukazuje, v jaké tmě i nadále zůstáváme. Kolik stínů musíme ještě osvítit.

Průměr světla nikdy nepřekoná
kruh tmy, která ho obklopuje. Jaká je rychlost této temnoty? Rychlost nárůstu počtu věcí,
ohledně kterých tápeme ve tmě. Jaká je rychlost nevědomosti? Definujeme-li nevědomost
jako rozdíl mezi otázkami, na které se umíme zeptat
a odpověďmi, které známe, pole agnotologie,
zkoumání nevědomosti, říká, že množství věcí,
o nichž víme, že tápeme ve tmě, narůstá rychleji než množství věcí,
na které jsme vrhli světlo.

Je náhoda, že fráze "tápat ve tmě" vznikla právě v době osvícení? Když umístil Leeuwenhoek
úlomky svého zubu pod soustavu zvětšujících čoček,
kterou postavil, poprvé v dějinách lidstva
uviděl malé pohyblivé tvory - mikroorganismy. Nazval je animalkuly.

Tento objev vrhl světlo na to,
proč se kazí jídlo. Život nevznikl spontánně
ze starého masa, vždycky tam byl,
jen jsme ho neviděli. Tento objev nám taky ukázal, že jsme tápali ve tmě
i v souvislosti s novým odvětvím biologie. Jak poeticky řekl Philippe Verdoux:
"Osvícení vede k nevzdělání." "Věda znamená nevědomost." Na našem rozpínajícím se kruhu
temnoty je ale skvělé to, co řekl Stuart Firestein, vedoucí katedry biologických studií
na Kolumbijské univerzitě.

Věda začíná tam,
kde dojdou fakta, hned za nimi. Říká, že je chyba
poskakovat kolem v kruhu faktů místo zachycení vlny velké expanze,
která leží za tímto kruhem. Pokud je věda výlet, fakta
jsou fotky, které uděláme po cestě. Palivo, které nás žene vpřed,
je nevědomost. Fakta jsou součástí
minulosti a nikoliv cesty vpřed.

Co se týče chápání našeho světa, snažíme se neustále přijít na to,
čím jsou různé věci způsobené. Díky znalosti faktů jste chytřejší. Ale stejně rychlou, někdy rychlejší
a nejvděčnější odměnou je temnota a přijmutí faktu,
že rozhodně nevíte všechno, ale že byste se rádi něco dozvěděli. A jako vždycky, díky za sledování. Překlad: tynka
www.videacesky.cz